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连时间都会解体!科学家惊奇发现:宇宙正在以“真空衰变”的方式解体!
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2022.05.04 河南

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宇宙一样逃脱不了灭亡的过程,真空衰变中旧的宇宙也许正在解体,新的世界正在诞生。

首先让我们大家把心智的目光投射到138亿年前的那一次大爆炸,那次的大爆炸奔涌出了难以想象的能量,为整个宇宙(包括你)的存在奠定了基础,我们的宇宙就此诞生了。此刻大家可以把早期的宇宙想象成一个小气球,但它有着大爆炸的能量,所以它在数亿年里不断的膨胀,观察显示直到今天宇宙仍在膨胀,而且是加速膨胀的,这说明它一定起源于一个更清楚的状态,也就是我们口中的宇宙大爆炸。

这也意味着时间确实有一个起点,但是宇宙会继续膨胀吗?回到我们刚刚说的气球的例子,如果气球持续膨胀产生能量和空气,最终气球会因为变得太大而爆破,研究人员认为在遥远的将来,宇宙也可能会发生同样的情况。

我在以前的文章中曾经提到过说,我们的古人把宇宙当做一个巨大的生命体,如果果真如此,那么,那次的大爆炸就可以想象成一个细胞卵或者一个胚胎,一个宇宙生命正破壳而出或者脱胎诞生。而它几十亿年延续至今的不断膨胀,也就是它不断成长壮大的进程。

但是不管怎样,一切生命、一切事物都遵循着生老病死的规律,宇宙也一定存在着走到尽头或涅槃再生的时刻,那么宇宙会以什么样的方式结束呢?关于宇宙如何终结,存在着几个理论,一些领头的研究者认为宇宙要么坍缩,要么变小,甚至是衰变。

宇宙的终结--大解体

大解体理论在科学界还已经流行了很多年,它的理论就是说宇宙正在加速的膨胀,而随着时间的推移,宇宙的引力会比它实际所包含的引力更强,最终就会导致星系、行星、恒星甚至是黑洞的东分西裂。

大家也许会问那会剩下什么呢?什么都没有,如果此时人类仍然存在,那么这个新的宇宙只不过是一个孤立的粒子,那么当宇宙变成孤立的粒子之后,接下来又会发生什么呢?

有些人推理说,大解体可能会带来另一次的大爆炸,一直宇宙本身可能是毁灭和创造的循环过程。

宇宙的终结--大冻结

大冻结也被称为“热寂”,是关于宇宙终结方式的另一种假说,是本次文章列出来的所有宇宙终结方式中最被广泛接受的模型之一,我们的宇宙会不断减损它的热能,直到达到最大值。

在末日到来之日,我们宇宙中的热量会被消耗殆尽,使得其他可用的能量不再有存在的空间。简言之,宇宙会停止运动或运动的非常缓慢,因此就有了“冻结”这个术语。我们的宇宙将从有序走向无序,基本上这种情况会使得宇宙出现一个时期,宇宙中的所有物质无休止的膨胀着,直到所有的物质最终达到一个统一的状态。

宇宙的终结--大坍缩

而在我们末日理论的另一段是,宇宙可能会最终自我坍塌,让我们回到刚刚我们说的气球的想法,假如气球没有爆破的话,而是收缩的呢?在这种情形下重力会成为主导力量,宇宙会在那个时刻永远的停止膨胀,并随着时间不断的坍缩,甚至坍缩到了原来的起点。

那么这会带来什么呢?一片混乱,恒星、行星其他的天体甚至是其他的星系会相互的碰撞,给我们的宇宙带来一个非常激烈的终结,所以说使其重新回到起点,这基本上就是大坍缩理论的观点。

丹麦大学的研究人员在高能物理学报上发表了一篇文章中认为,这种内爆相变过程可能已经在我们的宇宙中发生了。丹麦的研究人员将该过程描述为一个水变成蒸汽的过程,文章里说也许坍缩在宇宙的每个地方已经开始了,而现在他正在啃食宇宙的其他部分,也许此时此刻就在发生坍缩,又或者他们在十亿年后开始于一个很远的地方。

宇宙的终结--真空衰变

那么相较于前面提及的三种宇宙终结模式,现在的科学家更关注的是“真空衰变”的方式。

美国的天体物理学家萨特近期在太空网发表了一篇文章中提出,说宇宙会以一种称为“真空衰变”的方式解体,而且宇宙有可能已经开始了其解体更新的过程。当然了,科学家们认为的“真空衰变”并不可怕,认为这种解体的过程是从宇宙中的某个点启动,以光速扩散开来,所到之处不仅是所有的物质解体,连时间都要解体,到了地球这,人类根本没有任何感知已经被解体。

不过,科学家认为解体并不意味着什么也没有了,而是同时再造新的粒子新的宇宙,因此更准确的说这是一种更新替代的过程。这个就让我想起了诸多中外的预言中的不谋而合,说“创世主”已经降临世间,拯救人类,开创崭新的天地。

真空衰变的过程

萨特是近年来很活跃的科学专栏作家、演说家,他善于把高端难懂的物理知识用通俗的语言讲解给普罗大众,因此广受欢迎。他在新发表的这篇文章里讲解了真空衰变的过程,我们通常所谓的真空其实并不是真的空,那么从物理学上看,就算我们把空间中的所有的物质都去除掉,空间中依然还有电磁波的存在,也就是说此时的空间中依然残留着光子等非物质粒子,而即便我们把这些非物质粒子也给去除,实现了真正意义上的真空。那么空间中也依然残留着某些能量,这些无法清除的残留在空间中的能量,就是所谓的“真空能”,而我们要说的真空衰变就与真空能有莫大的关系。

萨特说要了解宇宙的稳定性,先要从相位变化的概念说起,那么在生活中水烧开变成了蒸汽,水冷却就结冰,这都是物体上的相位变化,我们知道水在不同的温度下会表现为不同的状态,温度高了变成了水蒸气,温度低了凝结为冰,这种物质状态发生改变的现象,我们将其称之为“相变”,而就像水的下面一样,真空状态也有可能变成截然不同的形态。

我们还是以水作为例子,水它会沿着地势从高处向低处移动。这是因为在我们生活的世界中,万物都倾向于处于最低的能量状态,那同样的道理水之所以会凝结为冰,也是因为低于0摄氏度时水分子之间有规则的连接在一起,这样的能量也较低。研究认为这种向着低能量态转变的趋势下,同样是真空能。

量子场

科学家现在认为量子场是构成宇宙的基础单元,每个粒子比如像是光子电子都是一个更基础的小量子场,无数的粒子,无数的小量子场构成遍布一切的大量子场,所有空间和时间都泡在这个厂里面,就像面包浸泡在橄榄油里面一样,这些量子场之间的相互作用和沟通的方式,构成了我们所看到到的所认识到的瑰丽世界,包括人们熟悉的粒子间四种基本的作用力乃至整个物质空间的存在形式。

四种力

引力、弱核力、强核力和电磁力是人们熟悉的四种基本作用力,宇宙中这四种基本力将宏观、微观的物质紧紧联系在一起,引力就质量物体之间的相互作用力非常的微弱,只在大质量物体上作用明显,是将星系、恒星维系在一起的力量。电磁力是作用于分子、原子及原子核之间的力量,决定着各种物质的内部性质,是我们能够感知和探测物质的基础。弱力和强力则在原子核中发生作用,强力将夸克交接在质子和中子内部,又把质子和中子紧紧捆在一起,形成原子核,弱力则引起放射性的衰变。

在宇宙的诞生初期,随着宇宙的冷却和扩张,量子场出现了相位变化,四种力分别发挥着作用,使宇宙进入稳定的状态,由这些作用力发展演化出宇宙中的各种物质。经过100多亿年直到人们今天看到的这个宇宙,那么这个宇宙永远会处于这种稳定的状态吗?当然不会了,萨特说在量子场的世界里任何事情都可能发生,那么是谁在决定的这种稳定呢?近年来科学家发现可以通过希格斯玻色子的质量来勘探量子场的稳定性,那么,什么是希格斯玻色子呢?

希格斯玻色子

1964年,英国的物理学家彼得·希格斯发表了一篇学术理论文章,提出一种粒子场的存在,预言一种能吸引其他粒子进而产生质量的玻色子的存在,他认为这种玻色子的物质的质量之源是电子和夸克等形成质量基础,其他粒子在这种粒子形成的场中容易并产生惯性,进而形成质量构筑成大千世界。

2013年,通过欧洲大型强子对撞机实验初步确认,已经发现了“希格斯粒子”,欧洲的核研究组织宣布发现一种与上帝粒子一致的亚原子粒子,这种理论中的粒子后来被别人以希格斯玻色子的名称命名外号“上帝粒子”,希格斯本人也因此荣获诺贝尔奖。

希格斯玻色子为什么被称为“上帝粒子”

希格斯玻色子与空间中的物体的质量的形成有关,那么有了质量粒子才会结合为原子,有了原子才会有分子,有了分子才能有物体。因此希格斯粒子被认为是一种形塑了的世界万物的粒子,没有它就没有人们所见到的世界,可能这就是为什么它会被赞誉为“上帝粒子”的原因了。

上个世纪60年代,英国的物理学家彼得·希格斯开始尝试研究物质拥有质量的根本原因,需要知道的是质量不只简单的代表物体所含的物质的量,它的另一个意义在于物体获得加速度的难度。举个例子说,一辆较重的大卡车要刹车或加速,肯定会比一辆较轻的小轿车困难的多,用的时间长,需要的能量越大,加速的难度越大质量就越大。

据说希格斯在一次野外散步的时候,突发奇想,认为空间就像水,水中的物体在运动时会遇到阻力,让运动而变得困难,那么相应的粒子穿行于空间中也应该承受某种阻碍,是急于需要有所付出才能获得加速度,那么在宏观世界中体现为质量,空间中的这种使物质获得质量的机制被称作“希格斯场”。理论物理学家布莱恩·格林曾经提到过一个非常有意思的比喻,说可以把希格斯场想象成为一个记者团,把空间中的各种物质看作是明星,记者团看见明星就会一拥上前将其团团围住,而明星则必须要使劲往前挤才能逃走。

明星挤得越费劲,与记者团的互动就越多,受到的阻碍就越大,当然也从侧面说明明星的名气就越大,演员们的名气就等价于物质的质量,由于演员们的名气有大有小,相应的不同物质基本粒子的质量也各不相同,比如光子的静止质量是0,因此光能以理论上空间中的最快速的运动,近年来科学家发现可以通过希格斯玻色子的质量来勘探量子场的稳定性。

他们认为在量子物理学上一个粒子的质量越大它就越不稳定,大质量粒子容易衰变成氢粒子。所以如果希格斯玻色子的质量很大,它就不稳定,那么有一天它就会衰变成其他的物质。如果希格斯玻色子的质量足够小,它存在的时间就会很久。

现在科学家测量到希格斯玻色子的质量是处于很稳定和看似有些不稳定之间,科学家把这个称为“亚稳态”,意思就是既现在是稳定的,但是一旦某些情况出现了变化,它将会快速的衰变。测量的结果就能解释物理学家在本文提出的观点,目前宇宙的量子场可能会再稳定几百亿年,但是也可能已经开始在经历相应的变化。

那么,那是怎样的变化呢?

伪真空衰变

萨特说只要在宇宙任何地方出现某种细微的搅动,希格斯玻色子就开始衰变,于是基础的量磁场将自动形成一种新的更稳定的结构,这个更新后的空间将以光速在宇宙中扩展,所到之处替换掉所有的旧的宇宙空间。科学家给这个过程起的全名叫做“伪真空衰变”。

伪的意思就是说这个宇宙不是真的真空,真的真空应该很稳定,而伪真空则有一天突然就可能出现衰变、更新,也就是说现在的真空是所谓的伪真空,而事实上或许存在着能量更低的“真”真空,这就意味着我们现在的宇宙中的真话也会像水结成冰那样变成能量更低的“真”真空。

这种真空状态的变化就是所谓的真空衰变,萨特说,等到科学家探测到确凿的证据,说明相位变化已经启动的时候宇宙早就开始更新了。

新宇宙的憧憬

那么新宇宙是什么样子的呢?科学家现在不知道,有可能和现在差不多,有可能里面暗能量的特性有了些变化,也可能里面中微子的特性有了些变化,甚至可能完全和之前的宇宙不一样,有全新的其他作用力、物质场和物质粒子,没有人能够预知结果。

从古至今人类在夜里仰望星空,对于璀璨的星辰保持着敬畏的心。中华文化中有一个非常重要的理念叫做“天人合一”,认为天象变化必然影响着人世间的历史兴衰与福祸的发生,人应该顺天意而行。

人类不论建立出多么兴盛繁荣的文明,充其量也是地球无数生命中的一份子,被自然的环境所孕育、所拥抱。而在大自然的盛怒之下,文明的毁灭也是转眼间的事情,在神秘的天象变化面前顺应着天命而行,保持着善良的道德良知,对于自己生命的故事必然走向一个正确的结局。

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